CN103412479A

CN103412479A - 并列运行除氧器智能控制方法

Info

Publication number: CN103412479A
Application number: CN2013103669925A
Authority: CN
Inventors: 柴庆宣
Original assignee: Individual
Current assignee: Harbin Cosco Control Engineering Co ltd
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2033-08-21
Also published as: CN103412479B

Abstract

并列运行除氧器智能控制方法，本发明涉及除氧器的控制方法。它解决了除氧器系统在出现扰动时难以实现自动控制的问题。本发明根据并联除氧器运行的具体情况，将其调节过程分为稳态和暂态，稳态时采用模糊控制技术，暂态时采用PID控制技术。在最终输出计算时，结合各台除氧器水位偏差情况，选择性调节除氧器的进水门开度。暂态过程的判断如下：锅炉负荷处在大幅度快速变化过程中；各台除氧器水位偏差过大；除氧器进汽压力变化过大；疏水母管供水压力变化过大；由于采用了暂态和稳态分开的控制技术，既保证了危机时刻的快速相应，又实现了稳定情况下的平稳调节，减少阀门动作频率，延长了阀门的使用寿命。

Description

并列运行除氧器智能控制方法

技术领域

本发明涉及除氧器的控制方法。

背景技术

除氧器是火力发电厂热力系统中的重要辅助设备，用来将汽轮机组产生的凝结水、化学补充水及其它疏水汇集起来，加热并除去水中的氧气，防止热力系统管道设备的氧腐蚀。在热电厂中，通常有两台及以上除氧器并列运行。如图1所示，两台以上除氧器4并列运行时，下部出水口通过水平衡管连接在一起，上部进水口和进汽口分别用阀门调节。改变一台除氧器的进水量或进汽量，不但影响本台除氧器的水位和压力，还会对其它除氧器的水位和压力造成扰动。特别是当锅炉负荷改变时，运行人员必须快速、准确地调节各台除氧器的进水量和进汽量，才能维持除氧器的压力和水位平衡，确保除氧效果和运行安全。工人操作频繁，劳动强度大，而且精神高度集中，稍有不慎，很容易发生除氧器满水事故或除氧指标不合格，危及整个电厂的运行安全。除氧器运行实施自动控制是解决上述问题的唯一有效手段。

但是，除氧器运行时存在多种随机扰动，如进汽压力扰动、疏水母管压力扰动和锅炉负荷扰动等，各台除氧器之间还受彼此的内部压力扰动。除氧器本身还存在着调节周期长、惯性大等问题。因此，并联除氧器系统是一个典型的强耦合、非线性、变参数、大滞后的复杂系统，难以实现自动控制。特别是目前广泛应用的常规DCS组态控制方法，在该类除氧器应用后，除氧器水位调节跟不上，不是“过慢”，就是“过快”。若“过慢”，当锅炉减负荷时，除氧器水位过高，除氧指标不合格，容易产生满水停炉事故；当锅炉增负荷时，除氧器水位过低，容易发生给水泵汽蚀事故。若“过快”，则容易造成除氧器水位超调，各台除氧器之间的水位“压柚”现象，一个除氧器水位很低，另一个却很高，彼此高低起伏，严重威胁机组的运行安全。另外，调节“过快”还会对调节阀门造成严重损害，降低阀门的使用寿命，有的不到一个月就得维修或更换，影响机组的长周期运行。因此，迫切需要研发新技术，解决该类除氧器系统的自动控制问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种并列运行除氧器智能控制方法，以解决除氧器系统在出现扰动时难以实现自动控制的问题。本发明的方法包括如下步骤：一、开启本次控制采样周期；二、判断来自锅炉5的负荷变化是否超过阈值，如果“是”，则运行步骤三、以锅炉负荷信号x作为水门开度控制输出的前馈补偿；前馈补偿的暂态控制时间Tzt=4·Ti，然后进入步骤十；如果步骤二的结果为“否”，则运行步骤四、判断来自供气母管2的压力变化Tb是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤五、以蒸汽压力信号作为汽门开度控制输出的前馈补偿；前馈补偿的暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；如果步骤四的结果为“否”，则运行步骤六、判断来自疏水母管3的压力变化是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤七、疏水母管3压力信号作为水门开度控制输出的前馈补偿；设置前馈补偿的暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；如果步骤六的结果为“否”，则运行步骤八、判断各除氧器4之间水位差是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤九、进入暂态控制，暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；步骤八的结果为“否”，则进入步骤十、判断暂态控制时间Tzt是否为0；步骤十的结果为“是”，则进入步骤十一、除氧器4采用模糊控制计算，得到汽门的控制增量du_qm和水门的控制增量du_sm；步骤十的结果为“否”，则进入步骤十二、除氧器采用PID控制计算，得到汽门的控制增量du_qm和水门的控制增量du_sm，并对暂态控制时间减去1个单位时间；步骤十一或步骤十二结束后都进入步骤十三、计算各个除氧器4的进水门1-1和进汽门2-1控制输出量并完成相应的控制操作，计算过程具体为：步骤A、搜索除氧器4中水位最高者和最低者，相对应计为AO_h和AO_L；若du_sm>0,则给除氧器4中水位最低者AO_L补水，补水量为AO_L+du_sm；其它进水门1-1不调节；若du_sm<0,则给除氧器4中水位最高者AO_h减水，减水量为AO_h+du_sm；其它进水门1-1不调节；步骤B、各台除氧器进汽门2-1开度输出量为AO[i]+du_qm，AO[i]为该除氧器开度；执行步骤十四、本次控制采样周期结束，返回步骤一。

现有技术的除氧器4控制方法普遍采用单回路PID控制策略，因不能稳定运行而无法投运，只能靠人工手动调节。本发明方法涵盖解决了现有技术除氧器运行中遇到的所有问题，并针对这些问题，分别给出判断逻辑和控制方案，有效地克服了除氧器运行自动控制中的各种干扰因素，实现了并列运行除氧器系统长期稳定的自动运行。由于采用了暂态和稳态分开的控制技术，既保证了危机时刻的快速相应，又实现了稳定情况下的平稳调节，减少阀门动作频率，延长了阀门的使用寿命。

附图说明

图1是并列运行除氧器的结构示意图，图2是本发明控制方法的流程示意图，图3是除氧器水位控制示意图，图4是除氧器压力控制示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图4具体说明本实施方式。本实施方式包括如下步骤：一、开启本次控制采样周期；二、判断来自锅炉5的负荷变化是否超过阈值，如果“是”，则运行步骤三、以锅炉负荷信号x作为水门开度控制输出的前馈补偿；前馈补偿的暂态控制时间Tzt=4·Ti，然后进入步骤十；如果步骤二的结果为“否”，则运行步骤四、判断来自供气母管2的压力变化Tb是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤五、以蒸汽压力信号作为汽门开度控制输出的前馈补偿；前馈补偿的暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；如果步骤四的结果为“否”，则运行步骤六、判断来自疏水母管3的压力变化是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤七、疏水母管3压力信号作为水门开度控制输出的前馈补偿；设置前馈补偿的暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；如果步骤六的结果为“否”，则运行步骤八、判断各除氧器4之间水位差是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤九、进入暂态控制，暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；步骤八的结果为“否”，则进入步骤十、判断暂态控制时间Tzt是否为0；步骤十的结果为“是”，则进入步骤十一、除氧器4采用模糊（Fuzzy）控制计算，进行慢速调节。得到汽门的控制增量du_qm和水门的控制增量du_sm；步骤十的结果为“否”，则进入步骤十二、除氧器采用PID控制计算，进行快速调节。得到汽门的控制增量du_qm和水门的控制增量du_sm，并对暂态控制时间减去1个单位时间；步骤十一或步骤十二结束后都进入步骤十三、计算各个除氧器4的进水门1-1和进汽门2-1控制输出量并完成相应的控制操作，计算过程具体为：步骤A、搜索除氧器4中水位最高者和最低者，相对应计为AO_h和AO_L；若du_sm>0,则给除氧器4中水位最低者AO_L补水，补水量为AO_L+du_sm；其它进水门1-1不调节；若du_sm<0,则给除氧器4中水位最高者AO_h减水，减水量为AO_h+du_sm；其它进水门1-1不调节；步骤B、各台除氧器进汽门2-1开度输出量为AO[i]+du_qm，AO[i]为该除氧器开度；执行步骤十四、本次控制采样周期结束，返回步骤一。

本实施方式步骤一中采样周期的时间长度为1秒；步骤三、五、七和九中的Ti为50秒；步骤十二中的单位时间为1秒钟。

本发明根据并联除氧器运行的具体情况，将其调节过程分为稳态和暂态，稳态时采用模糊控制技术，暂态时采用PID控制技术。在最终输出计算时，结合各台除氧器水位偏差情况，选择性调节除氧器的进水门开度。

暂态过程的判断如下：

（1）锅炉负荷处在大幅度快速变化过程中；

（2）各台除氧器水位偏差过大；

（3）除氧器进汽压力变化过大；

（4）疏水母管供水压力变化过大；

控制程序实时判断上述状态是否发生，一旦发生，调节系统立即转入暂态过程控制，并延长执行一段时间。暂态过程控制结束后，调节系统即转入稳态过程控制。

Ti为PID控制器的积分时间常数，单位为秒。

具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的区别之处是步骤三的锅炉负荷信号x是锅炉水流量变化的0.015倍，步骤七中疏水母管3压力信号是疏水母管3压力变化的120倍。其它与实施方式一相同。

具体实施方式三：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的区别之处是步骤五中蒸汽压力信号是进气口2供气压力的变化值的150倍。其它与实施方式一相同。

具体实施方式四：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的区别之处是步骤二的阈值是每分钟5%。其它与实施方式一相同。

具体实施方式五：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的区别之处是步骤四的阈值是每分钟0.1Mpa。其它与实施方式一相同。

具体实施方式六：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的区别之处是步骤六的阈值每分钟0.1Mpa。其它与实施方式一相同。

具体实施方式七：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的区别之处是步骤八的阈值50mm。其它与实施方式一相同。

Claims

1.并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于它包括如下步骤：一、开启本次控制采样周期；二、判断来自锅炉（5）的负荷变化是否超过阈值，如果“是”，则运行步骤三、以锅炉负荷信号x作为水门开度控制输出的前馈补偿；前馈补偿的暂态控制时间Tzt=4·Ti，然后进入步骤十；如果步骤二的结果为“否”，则运行步骤四、判断来自供气母管（2）的压力变化Tb是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤五、以蒸汽压力信号作为汽门开度控制输出的前馈补偿；前馈补偿的暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；如果步骤四的结果为“否”，则运行步骤六、判断来自疏水母管（3）的压力变化是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤七、疏水母管（3）压力信号作为水门开度控制输出的前馈补偿；设置前馈补偿的暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；如果步骤六的结果为“否”，则运行步骤八、判断各除氧器（4）之间水位差是否超过阈值？如果“是”，则运行步骤九、进入暂态控制，暂态控制时间Tzt=8·Ti，然后进入步骤十；步骤八的结果为“否”，则进入步骤十、判断暂态控制时间Tzt是否为0；步骤十的结果为“是”，则进入步骤十一、除氧器（4）采用模糊控制计算，得到汽门的控制增量du_qm和水门的控制增量du_sm；步骤十的结果为“否”，则进入步骤十二、除氧器采用PID控制计算，得到汽门的控制增量du_qm和水门的控制增量du_sm，并对暂态控制时间减去1个单位时间；步骤十一或步骤十二结束后都进入步骤十三、计算各个除氧器（4）的进水门（1-1）和进汽门（2-1）控制输出量并完成相应的控制操作，计算过程具体为：步骤A、搜索除氧器（4）中水位最高者和最低者，相对应计为AO_h和AO_L；若du_sm>0,则给除氧器（4）中水位最低者AO_L补水，补水量为AO_L+du_sm；其它进水门(1-1)不调节；若du_sm<0,则给除氧器（4）中水位最高者AO_h减水，减水量为AO_h+du_sm；其它进水门（1-1）不调节；步骤B、各台除氧器进汽门（2-1）开度输出量为AO[i]+du_qm，AO[i]为该除氧器开度；执行步骤十四、本次控制采样周期结束，返回步骤一。

2.根据权利要求1所述的并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于步骤一中采样周期的时间长度为1秒；步骤三、五、七和九中的Ti为50秒；步骤十二中的单位时间为1秒钟。

3.根据权利要求1所述的并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于步骤三的锅炉负荷信号x是锅炉水流量变化的0.015倍，步骤七中疏水母管（3）压力信号是疏水母管（3）压力变化的120倍。

4.根据权利要求1所述的并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于步骤五中蒸汽压力信号是进气口（2）供气压力的变化值的150倍。

5.根据权利要求1所述的并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于步骤四的阈值是每分钟0.1Mpa。

6.根据权利要求1所述的并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于步骤二的阈值是每分钟5%。

7.根据权利要求1所述的并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于步骤六的阈值每分钟0.1Mpa。

8.根据权利要求1所述的并列运行除氧器智能控制方法，其特征在于步骤八的阈值50mm。